JP2001223390A - Semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード素
子を用いた半導体発光装置およびその製造方法に関し、
さらに詳しくは、交流電圧駆動による逆方向電圧や静電
気等によるサージ電圧等によって発光ダイオード素子が
破壊されないように、保護用素子を設けた半導体発光装
置およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device using a light emitting diode element and a method for manufacturing the same.
More specifically, the present invention relates to a semiconductor light emitting device provided with a protection element so that a light emitting diode element is not destroyed by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体発光装置としては、ｐ型半
導体層とｎ型半導体層とを直接接合したｐｎ接合を形成
するか、または両者の間に活性層を挟んでダブルヘテロ
接合を形成したものが知られている。この半導体発光装
置は、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に順方向の電
圧を印加することによりｐｎ接合部または活性層が発光
する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor light emitting device, a pn junction in which a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer are directly joined, or a double hetero junction with an active layer interposed therebetween is formed. Things are known. In this semiconductor light emitting device, a pn junction or an active layer emits light by applying a forward voltage between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer.
【０００３】このような半導体発光装置は、ダイオード
構造になっているため、ｐ型半導体層とｎ型半導体層と
の間に逆方向の電圧が印加されても電流が流れないとい
う整流作用を有している。この整流作用を利用して、上
記ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に直流電圧ではな
く、交流電圧を印加する駆動方法も知られている。この
場合、交流電圧のうち、順方向の電圧が印加されたとき
にのみ電流が流れて発光が生じる。Since such a semiconductor light emitting device has a diode structure, it has a rectifying effect that no current flows even if a reverse voltage is applied between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer. are doing. A driving method of applying an AC voltage instead of a DC voltage between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer using the rectification is also known. In this case, current flows only when a forward voltage of the AC voltage is applied, and light emission occurs.
【０００４】さらに、交流電圧駆動による逆方向電圧や
静電気等によるサージ電圧によって上記発光ダイオード
素子が破壊されないように、発光ダイオード素子の極性
とは逆方向の極性でツェナーダイオード素子やＳｉダイ
オード素子等の保護用ダイオード素子を組み込んだ半導
体発光装置も知られている。特に、ＧａＮ系化合物半導
体を用いた発光ダイオード素子は、サージ電圧に対して
弱いため、このように保護用ダイオード素子を組み込ん
だ半導体発光装置の構成とするのが好ましい。Further, in order to prevent the light emitting diode element from being destroyed by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like, the polarity of the light emitting diode element is opposite to the polarity of the light emitting diode element such as a zener diode element or a Si diode element. A semiconductor light-emitting device incorporating a protection diode element is also known. In particular, since a light-emitting diode element using a GaN-based compound semiconductor is weak against a surge voltage, it is preferable to adopt a configuration of a semiconductor light-emitting device incorporating such a protection diode element.
【０００５】このような半導体発光装置としては、例え
ば、特開平１１−５４８０４号公報に、同一フレーム
（電極端子）上に発光ダイオード素子と保護用ダイオー
ド素子とを搭載せずに、図８に示すように、第１のフレ
ーム８上に発光ダイオード素子１を搭載し、第２のフレ
ーム７上に保護用ダイオード素子２を搭載したものが開
示されている。Such a semiconductor light emitting device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-54804, in which a light emitting diode element and a protective diode element are not mounted on the same frame (electrode terminal), as shown in FIG. As described above, the light emitting diode element 1 mounted on the first frame 8 and the protection diode element 2 mounted on the second frame 7 are disclosed.
【０００６】さらに、特開平１１−４０８４８号公報に
は、同一フレーム上に発光ダイオード素子と保護用ダイ
オード素子とを搭載したものが開示されている。この半
導体発光装置は、図９に示すように、第１のフレーム８
上に搭載した保護用ダイオード素子２上に、Ａｕからな
るバンプ電極１０を介して、発光ダイオード素子１を発
光面側を下にして搭載している。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-40848 discloses a device in which a light emitting diode element and a protection diode element are mounted on the same frame. This semiconductor light emitting device has a first frame 8 as shown in FIG.
The light-emitting diode element 1 is mounted on the protection diode element 2 mounted thereon with the light-emitting surface side down via the bump electrode 10 made of Au.
【０００７】なお、上記図８および図９において、３は
ワイヤー、５はエポキシ樹脂等からなる封止樹脂、６は
反射ケース、９は絶縁性基板を示す。In FIGS. 8 and 9, reference numeral 3 denotes a wire, 5 denotes a sealing resin made of an epoxy resin or the like, 6 denotes a reflection case, and 9 denotes an insulating substrate.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平１１−５４８０４号公報の半導体発光装置は、
同一フレーム上に発光ダイオード素子と保護用ダイオー
ド素子とを搭載せずに、第１のフレーム上に発光ダイオ
ード素子１を搭載し、第２のフレーム７上に保護用ダイ
オード素子２を搭載しているため、第１のフレーム８お
よび第２のフレーム７として大きな電極パターンが必要
になる。よって、従来から用いられている１チップ（発
光ダイオード素子）用のフレームを用いることができ
ず、専用のフレームを作製する必要があった。However, the semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-54804,
The light emitting diode element 1 is mounted on the first frame and the protective diode element 2 is mounted on the second frame 7 without mounting the light emitting diode element and the protective diode element on the same frame. Therefore, large electrode patterns are required for the first frame 8 and the second frame 7. Therefore, a frame for one chip (light emitting diode element) conventionally used cannot be used, and a dedicated frame has to be manufactured.
【０００９】これに対して、上述した特開平１１−４０
８４８号公報の半導体発光装置は、保護用ダイオード素
子２上に発光ダイオード素子１を搭載して、同一フレー
ム８上に両者を搭載しているため、従来から用いられて
いる１チップ用のフレームを用いることができる。しか
し、この半導体発光装置は、保護用ダイオード素子２上
に発光ダイオード素子１を発光面側を下にして搭載して
いるため、光の取り出し効率が悪くなるという問題があ
った。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No.
In the semiconductor light emitting device disclosed in Japanese Patent No. 848, the light emitting diode element 1 is mounted on the protective diode element 2 and both are mounted on the same frame 8, so that a conventionally used one-chip frame is used. Can be used. However, in this semiconductor light emitting device, since the light emitting diode element 1 is mounted on the protective diode element 2 with the light emitting surface side down, there is a problem that light extraction efficiency is deteriorated.
【００１０】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたものであり、交流電圧駆動による
逆方向電圧や静電気等によるサージ電圧によって発光ダ
イオード素子が破壊されるのを防ぐために、保護用素子
を組み込んだ半導体発光装置において、同一フレーム上
に発光ダイオード素子と保護用素子とを搭載することが
でき、さらに、光の取り出し効率を向上させることがで
きる半導体発光装置およびその製造方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and is intended to prevent a light emitting diode element from being damaged by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like. In a semiconductor light-emitting device incorporating a protection element, a light-emitting diode element and a protection element can be mounted on the same frame, and the light extraction efficiency can be improved, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光装置
は、少なくとも第１導電型半導体層と第２導電型半導体
層を含む半導体積層構造を備えた発光ダイオード素子
と、該発光ダイオード素子が逆方向電圧またはサージ電
圧により破壊されるのを防ぐための保護用素子とを備
え、該保護用素子上に、該発光ダイオード素子が発光面
側とは反対側の面を該保護用素子側に配して固定されて
おり、そのことにより上記目的が達成される。A semiconductor light emitting device according to the present invention comprises a light emitting diode element having a semiconductor laminated structure including at least a first conductive type semiconductor layer and a second conductive type semiconductor layer, and the light emitting diode element is inverted. A protection element for preventing breakdown due to a directional voltage or a surge voltage, wherein a surface of the light emitting diode element opposite to a light emitting surface is disposed on the protection element side on the protection element. The above-described object is achieved.
【００１２】前記保護用素子が第１導電型半導体領域と
第２導電型半導体領域を有するダイオード構造であり、
前記発光ダイオード素子と逆極性で並列に接続されてい
てもよい。The protection element has a diode structure having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region;
The light emitting diode element may be connected in parallel with the opposite polarity.
【００１３】前記発光ダイオード素子がＧａＮ系化合物
半導体からなっていてもよい。[0013] The light emitting diode element may be made of a GaN-based compound semiconductor.
【００１４】本発明の半導体発光装置の製造方法は、本
発明の半導体発光装置を製造する方法であって、前記保
護用素子上に、前記発光ダイオード素子を接着剤により
固定し、そのことにより上記目的が達成される。The method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device according to the present invention, wherein the light-emitting diode element is fixed on the protective element with an adhesive. Objective is achieved.
【００１５】前記接着剤としてポリイミド樹脂またはエ
ポキシ樹脂を用いて、前記保護用素子上に前記発光ダイ
オード素子を固定することができる。The light emitting diode element can be fixed on the protection element by using a polyimide resin or an epoxy resin as the adhesive.
【００１６】本発明の半導体発光装置の製造方法は、本
発明の半導体発光装置を製造する方法であって、前記保
護用素子上に、前記発光ダイオード素子をバンプ電極に
より固定し、そのことにより上記目的が達成される。A method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element by a bump electrode. Objective is achieved.
【００１７】本発明の半導体発光装置の製造方法は、本
発明の半導体発光装置を製造する方法であって、前記保
護用素子上に、前記発光ダイオード素子を導電性ペース
トにより固定し、そのことにより上記目的が達成され
る。The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element by a conductive paste. The above object is achieved.
【００１８】以下に、本発明の作用について説明する。The operation of the present invention will be described below.
【００１９】本発明にあっては、保護用素子によって、
交流電圧駆動による逆方向電圧や静電気等によるサージ
電圧によって発光ダイオード素子が破壊されるのを防ぐ
ことができる。According to the present invention, the protection element
It is possible to prevent the light emitting diode element from being destroyed by a reverse voltage due to AC voltage driving or a surge voltage due to static electricity or the like.
【００２０】例えば、発光ダイオード素子と逆方向の極
性で並列に接続された保護用ダイオード素子を設けるこ
とにより、交流電圧駆動による逆方向電圧が流れた場合
には保護用ダイオード素子に電流が流れる。よって、逆
方向電圧により発光ダイオード素子が破壊されることは
ない。保護用ダイオード素子としてツェナーダイオード
素子を用いた場合、ツェナーダイオード素子に逆電圧パ
ルスが印加されると、印加電流パルスは大きくカットさ
れる。よって、発光ダイオード素子には弱い電流パルス
しか印加されず、保護される。For example, by providing a protection diode element which is connected in parallel with the light emitting diode element in the opposite direction to the light emitting diode element, a current flows through the protection diode element when a reverse voltage flows by AC voltage driving. Therefore, the light emitting diode element is not destroyed by the reverse voltage. When a Zener diode element is used as the protection diode element, when a reverse voltage pulse is applied to the Zener diode element, the applied current pulse is largely cut. Therefore, only a weak current pulse is applied to the light emitting diode element, and it is protected.
【００２１】さらに、保護用素子上に発光ダイオード素
子を固定するため、従来から用いられている１チップ用
のフレームを用いて保護用素子と発光ダイオード素子と
を搭載することができる。Further, in order to fix the light emitting diode element on the protection element, the protection element and the light emitting diode element can be mounted using a conventionally used one-chip frame.
【００２２】発光ダイオード素子の発光面側とは反対側
の面を、保護用素子側に配して固定しているので、発光
ダイオード素子の側面からの光が保護用素子に吸収され
にくくなり、光の取り出し効率を高くすることが可能に
なる。さらに、小さな電極エリアで、発光ダイオード素
子を製品中心部に配置することができるので、光の取り
出し効率を高くすることが可能になる。Since the surface of the light emitting diode element opposite to the light emitting surface side is arranged and fixed to the protection element side, light from the side surface of the light emitting diode element is hardly absorbed by the protection element. It is possible to increase the light extraction efficiency. Further, since the light emitting diode element can be arranged at the center of the product with a small electrode area, it is possible to increase the light extraction efficiency.
【００２３】特に、サージに対して弱いＧａＮ系化合物
半導体からなる発光ダイオード素子では、このような保
護用素子を設けた構造が有効である。In particular, for a light-emitting diode element made of a GaN-based compound semiconductor that is vulnerable to surge, a structure provided with such a protection element is effective.
【００２４】上記発光ダイオード素子は、保護用素子上
にポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の接着剤によ
り、発光面側とは反対側を保護用ダイオード素子側に配
して固定することができる。この場合、ＬＥＤチップ封
止樹脂との密着性はやや劣るものの、接着時間の短縮化
によって作業効率が向上する。The light emitting diode element can be fixed on the protective element by disposing the side opposite to the light emitting surface side to the protective diode element side with an adhesive such as polyimide resin or epoxy resin. In this case, although the adhesion to the LED chip sealing resin is slightly inferior, the working efficiency is improved by shortening the bonding time.
【００２５】または、Ａｕバンプ電極やＡｇペースト等
により、発光ダイオード素子を、保護用素子上にポリイ
ミド樹脂またはエポキシ樹脂等の接着剤により、発光面
側とは反対側を保護用ダイオード素子側に配して固定す
ることもできる。Ａｇペーストでは、接着強度を重視す
るのであれば、ダイボンド面積としてチップサイズより
大きな面積が必要であるが、Ａｕバンプ電極では電極サ
イズの接着面積があればよい。Alternatively, the light emitting diode element is disposed on the protection element by an adhesive such as a polyimide resin or an epoxy resin by an Au bump electrode or an Ag paste, and the side opposite to the light emitting surface is disposed on the protection diode element side. It can also be fixed. In the case of the Ag paste, an area larger than the chip size is required as the die bonding area if importance is attached to the adhesive strength. However, the Au bump electrode only needs to have an adhesive area of the electrode size.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２７】（実施形態１）図１は本発明の一実施形態
である半導体発光装置の構成を模式的に示す断面図であ
り、図２（ａ）はその部分拡大図であり、図２（ｂ）は
発光ダイオード素子および保護用ダイオード素子の接続
状態を示す等価回路図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a partially enlarged view of FIG. FIG. 4B is an equivalent circuit diagram showing a connection state of the light emitting diode element and the protection diode element.
【００２８】この半導体発光装置は、表面実装タイプで
あり、図１に示すように、絶縁性基板１０の両端部に第
１のフレーム（電極端子）８および第２のフレーム７が
設けられ、第１のフレーム８は絶縁性基板１０の中央部
付近まで延びている。この第１のフレーム８の先端部側
に保護用ダイオード素子２が固定され、その上に発光ダ
イオード素子１が接着剤層４により固定されている。そ
の周囲が封止樹脂５により覆われ、その外周に反射ケー
ス６が設けられている。This semiconductor light emitting device is of a surface mounting type. As shown in FIG. 1, a first frame (electrode terminal) 8 and a second frame 7 are provided at both ends of an insulating substrate 10. One frame 8 extends to near the center of the insulating substrate 10. The protection diode element 2 is fixed to the distal end side of the first frame 8, and the light emitting diode element 1 is fixed thereon by the adhesive layer 4. The periphery is covered with a sealing resin 5, and a reflection case 6 is provided on the outer periphery.
【００２９】保護用ダイオード素子２は、図２（ａ）に
示すように、Ｓｉからなるｎ型基板１１上（その表面）
にｐ型領域１２が設けられ、ｎ型基板１１側を第１のフ
レーム８側に配して固定されている。そして、保護用ダ
イオード素子２のｐ側電極１８がワイヤ３により第２の
フレーム７に接続されている。As shown in FIG. 2A, the protection diode element 2 is placed on an n-type substrate 11 made of Si (the surface thereof).
A p-type region 12 is provided, and the n-type substrate 11 side is arranged and fixed to the first frame 8 side. The p-side electrode 18 of the protection diode element 2 is connected to the second frame 7 by the wire 3.
【００３０】発光ダイオード素子１は、図２（ａ）に示
すように、ｉ型基板１３上にｎ型半導体層１４およびｐ
型半導体層１５がこの順に積層され、ｐ型半導体層１５
側から発光する。この発光ダイオード素子１は、基板１
３側を保護用ダイオード素子２側に配して接着剤層４に
より固定されている。そして、発光ダイオード素子１の
ｐ側電極１６がワイヤ３により第１のフレーム８に接続
され、ｎ側電極１７がワイヤ３により第２のフレーム７
に接続されている。As shown in FIG. 2A, the light emitting diode element 1 has an n-type semiconductor layer 14 and a p-type
Semiconductor layers 15 are stacked in this order, and the p-type semiconductor layer 15
Emit light from the side. This light emitting diode element 1
The third side is disposed on the side of the protection diode element 2 and is fixed by the adhesive layer 4. Then, the p-side electrode 16 of the light emitting diode element 1 is connected to the first frame 8 by the wire 3, and the n-side electrode 17 is connected to the second frame 7 by the wire 3.
It is connected to the.
【００３１】これにより、図２（ｂ）に示すように、保
護用ダイオード素子２は、発光ダイオード素子１と逆極
性で並列に接続されている。Thus, as shown in FIG. 2B, the protection diode element 2 is connected in parallel with the light emitting diode element 1 with the opposite polarity.
【００３２】この半導体発光装置は、例えば以下のよう
にして作製することができる。This semiconductor light emitting device can be manufactured, for example, as follows.
【００３３】まず、図３（ａ）に示すように、保護用ダ
イオード素子２をＡｇペーストまたは金属電極（バンプ
電極を熔融したもの）２０により第１のフレーム８に固
定する。First, as shown in FIG. 3A, the protection diode element 2 is fixed to the first frame 8 with an Ag paste or a metal electrode (melted bump electrode) 20.
【００３４】次に、図３（ｂ）に示すように、発光ダイ
オード素子１をエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等の
接着剤層４により、発光面側を上にして保護用ダイオー
ド素子２上に固定する。Next, as shown in FIG. 3B, the light emitting diode element 1 is fixed on the protective diode element 2 with the light emitting surface side up by an adhesive layer 4 such as epoxy resin or polyimide resin. .
【００３５】次に、図３（ｃ）に示すように、２３μφ
〜３０μφのＡｕワイヤー３によって、発光ダイオード
素子１のｎ側電極を第２のフレーム７の電極と接続し、
図３（ｄ）に示すように、２３μφ〜３０μφのＡｕワ
イヤー３によって、保護用ダイオード素子２のｐ側電極
を第２のフレーム７の電極と接続する。そして、図３
（ｅ）に示すように、２３μφ〜３０μφのＡｕワイヤ
ー３によって、発光ダイオード素子１のｐ側電極を第１
のフレーム８の電極と接続する。Next, as shown in FIG.
An n-side electrode of the light emitting diode element 1 is connected to an electrode of the second frame 7 by an Au wire 3 of about 30 μφ;
As shown in FIG. 3D, the p-side electrode of the protection diode element 2 is connected to the electrode of the second frame 7 by the Au wire 3 of 23 μφ to 30 μφ. And FIG.
As shown in (e), the p-side electrode of the light emitting diode element 1 is firstly connected to the Au wire 3 of 23 μφ to 30 μφ.
To the electrodes of the frame 8.
【００３６】その後、図３（ｆ）に示すように、ワイヤ
ー３、発光ダイオード素子１および保護用ダイオード素
子２を保護するため、Ｔｇ１００℃〜１５０℃の透明エ
ポキシ樹脂を用いて１００℃〜１５０℃にて１時間〜１
６時間硬化させることにより、発光部分を樹脂５で封止
する。Thereafter, as shown in FIG. 3 (f), in order to protect the wire 3, the light emitting diode element 1 and the protective diode element 2, 100 ° C. to 150 ° C. using a transparent epoxy resin having a Tg of 100 ° C. to 150 ° C. 1 hour to 1
By curing for 6 hours, the light emitting portion is sealed with the resin 5.
【００３７】このようにして得られる半導体発光装置
は、保護用ダイオード素子２によって、交流電圧駆動に
よる逆方向電圧や静電気等によるサージ電圧によって発
光ダイオード素子１が破壊されるのを防ぐことができ
る。In the semiconductor light emitting device thus obtained, the protection diode element 2 can prevent the light emitting diode element 1 from being destroyed by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like.
【００３８】また、保護用ダイオード素子２上に発光ダ
イオード素子１を固定しているため、従来から用いられ
ている１チップ用のフレームを用いて保護用ダイオード
素子２と発光ダイオード素子１とを搭載することができ
る。Since the light-emitting diode element 1 is fixed on the protection diode element 2, the protection diode element 2 and the light-emitting diode element 1 are mounted using a conventionally used one-chip frame. can do.
【００３９】さらに、発光ダイオード素子１の発光面側
とは反対側の面を、保護用ダイオード素子２側に配して
固定しているので、光の取り出し効率を高くすることが
できる。さらに、小さな電極エリアで、発光ダイオード
素子１を製品中心部に配置することができるので、光の
取り出し効率を高くすることができる。Furthermore, since the surface of the light emitting diode element 1 opposite to the light emitting surface is arranged and fixed to the protection diode element 2, the light extraction efficiency can be increased. Furthermore, since the light emitting diode element 1 can be arranged at the center of the product with a small electrode area, the light extraction efficiency can be increased.
【００４０】発光ダイオード素子１を保護用ダイオード
素子２上にポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂等の接着
剤により固定しているので、接着時間の短縮化によって
作業効率を向上することができる。Since the light emitting diode element 1 is fixed on the protective diode element 2 with an adhesive such as a polyimide resin or an epoxy resin, the work efficiency can be improved by shortening the bonding time.
【００４１】（実施形態２）図４は本発明の他の実施形
態である半導体発光装置の構成を模式的に示す断面図で
あり、図５（ａ）はその部分拡大図であり、図５（ｂ）
は発光ダイオード素子および保護用ダイオード素子の接
続状態を示す等価回路図である。(Embodiment 2) FIG. 4 is a sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 (a) is a partially enlarged view of FIG. (B)
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a connection state of a light emitting diode element and a protection diode element.
【００４２】この半導体発光装置は、実施形態１と同様
に面実装タイプである。This semiconductor light emitting device is of the surface mounting type as in the first embodiment.
【００４３】保護用ダイオード素子２は、図４および図
５（ａ）に示すように、Ｓｉからなるｎ型基板１１上に
ｐ型領域１２が設けられ、ｎ型基板１１側を第１のフレ
ーム８側に配して固定されている。そして、保護用ダイ
オード素子２のｐ側電極１８がワイヤ３により第２のフ
レーム７に接続されている。As shown in FIGS. 4 and 5 (a), the protection diode element 2 has a p-type region 12 provided on an n-type substrate 11 made of Si, and the n-type substrate 11 side is connected to a first frame. It is arranged and fixed on the 8 side. The p-side electrode 18 of the protection diode element 2 is connected to the second frame 7 by the wire 3.
【００４４】発光ダイオード素子１は、図４および図５
（ａ）に示すように、ｎ型半導体層１４およびｐ型半導
体層１５からなり、ｎ型半導体層１４側にＡｕからなる
バンプ電極１０が設けられている。この発光ダイオード
素子１は、発光面とは反対側であるｎ型半導体層１４側
を保護用ダイオード素子２側に配してバンプ電極１０に
より固定されている。そして、発光ダイオード素子１の
ｐ側電極１６がワイヤ３により第１のフレーム８に接続
されている。The light emitting diode element 1 is shown in FIGS.
As shown in (a), a bump electrode 10 made of Au is provided on the n-type semiconductor layer 14 side, which is composed of an n-type semiconductor layer 14 and a p-type semiconductor layer 15. The light emitting diode element 1 has the n-type semiconductor layer 14 side opposite to the light emitting surface disposed on the protection diode element 2 side and is fixed by the bump electrode 10. Then, the p-side electrode 16 of the light emitting diode element 1 is connected to the first frame 8 by the wire 3.
【００４５】これにより、図５（ｂ）に示すように、保
護用ダイオード素子２は、発光ダイオード素子１と逆極
性で並列に接続されている。Thus, as shown in FIG. 5B, the protection diode element 2 is connected in parallel with the light emitting diode element 1 with the opposite polarity.
【００４６】本実施形態では、発光ダイオード素子１を
保護用ダイオード素子２上にバンプ電極１０により固定
しているので、発光ダイオード素子の素子面積よりも小
さいエリアに固定することができ、保護用素子の素子面
積が十分に大きくなくてもある程度の接着強度が得られ
る。但し、加熱や加圧のためにチップ破壊を起こす危険
性もあるので、条件設定が重要である。In this embodiment, since the light emitting diode element 1 is fixed on the protection diode element 2 by the bump electrode 10, it can be fixed in an area smaller than the element area of the light emitting diode element. Even if the element area is not sufficiently large, a certain degree of adhesive strength can be obtained. However, setting of conditions is important because there is a risk of chip breakage due to heating or pressurization.
【００４７】（実施形態３）図６は本発明の他の実施形
態である半導体発光装置の構成を模式的に示す断面図で
あり、図７（ａ）はその部分拡大図であり、図７（ｂ）
は発光ダイオード素子および保護用ダイオード素子の接
続状態を示す等価回路図である。(Embodiment 3) FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 (a) is a partially enlarged view of FIG. (B)
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a connection state of a light emitting diode element and a protection diode element.
【００４８】この半導体発光装置は砲丸型であり、保護
用ダイオード素子２は、図６および図７（ａ）に示すよ
うに、Ｓｉからなるｎ型基板１１上にｐ型領域１２が設
けられ、ｎ型基板１１側を第１のフレーム８側に配して
固定されている。そして、保護用ダイオード素子２のｐ
側電極１８がワイヤ３により第２のフレーム７に接続さ
れている。This semiconductor light emitting device is of a cannonball type, and the protection diode element 2 is provided with a p-type region 12 on an n-type substrate 11 made of Si, as shown in FIGS. The n-type substrate 11 side is fixed to the first frame 8 side. And p of protection diode element 2
The side electrode 18 is connected to the second frame 7 by the wire 3.
【００４９】発光ダイオード素子１は、図６および図７
（ａ）に示すように、ｉ型基板１３上にｎ型半導体層１
４およびｐ型半導体層１５がこの順に積層され、ｐ型半
導体層１５側から発光する。この発光ダイオード素子１
は、基板１３側を保護用ダイオード素子２側に配して接
着剤層４により固定されている。そして、発光ダイオー
ド素子１のｐ側電極１６がワイヤ３により第１のフレー
ム８に接続され、ｎ側電極１７がワイヤ３により第２の
フレーム７に接続されている。The light emitting diode element 1 is shown in FIGS.
As shown in (a), an n-type semiconductor layer 1 is formed on an i-type substrate 13.
4 and the p-type semiconductor layer 15 are stacked in this order, and light is emitted from the p-type semiconductor layer 15 side. This light emitting diode element 1
Is fixed by the adhesive layer 4 with the substrate 13 side disposed on the protection diode element 2 side. The p-side electrode 16 of the light-emitting diode element 1 is connected to the first frame 8 by the wire 3, and the n-side electrode 17 is connected to the second frame 7 by the wire 3.
【００５０】これにより、図７（ｂ）に示すように、保
護用ダイオード素子２は、発光ダイオード素子１と逆極
性で並列に接続されている。As a result, as shown in FIG. 7B, the protection diode element 2 is connected in parallel with the light emitting diode element 1 with the opposite polarity.
【００５１】この半導体発光装置においても、保護用ダ
イオード素子２によって、交流電圧駆動による逆方向電
圧や静電気等によるサージ電圧によって発光ダイオード
素子１が破壊されるのを防ぐことができる。Also in this semiconductor light emitting device, the protection diode element 2 can prevent the light emitting diode element 1 from being destroyed by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like.
【００５２】なお、上記実施形態１〜実施形態３では、
接着剤やバンプ電極により発光ダイオード素子を保護用
ダイオード素子上に固定したが、Ａｇペースト等の導電
性ペーストにより固定してもよい。この場合には、接続
が容易であるという利点がある。但し、ダイボンドエリ
ア（保護用チップの大きさ）が小さいと十分なダイボン
ド強度が得られないおそれもあるが、それほど強いダイ
ボンド強度は不要であると考えられる。なお、ＧａＮ系
材料を用いた青色発光ダイオード素子ではＵＶ波長によ
ってＡｇペーストが変質するおそれもある。In the first to third embodiments,
Although the light emitting diode element is fixed on the protective diode element with an adhesive or a bump electrode, the light emitting diode element may be fixed with a conductive paste such as an Ag paste. In this case, there is an advantage that connection is easy. However, if the die bond area (the size of the protection chip) is small, sufficient die bond strength may not be obtained, but it is considered that such a high die bond strength is unnecessary. In the case of a blue light emitting diode device using a GaN-based material, the Ag paste may be deteriorated by the UV wavelength.
【００５３】なお、保護用素子は、ツェナーダイオード
や通常のダイオード、トランジスタをダイオード接続し
たものやＭＯＳＦＥＴのゲートとソースまたはゲートと
ドレインを接続したもの、またはこれらを組み合わせた
複合素子またはＩＣ等、発光ダイオードの破壊を防ぐこ
とができる素子であれば、いずれも用いることができ
る。The protective element may be a light emitting element such as a Zener diode, a normal diode, a diode-connected transistor, a MOSFET having a gate connected to a source or a gate and a drain, or a composite element or an IC combining these. Any element that can prevent the destruction of the diode can be used.
【００５４】発光ダイオード素子は、ｐ型半導体層とｎ
型半導体層とを直接接合したｐｎ接合を形成したものに
限られず、両者の間に活性層を挟んでダブルヘテロ接合
を形成したものであってもよい。また、ＧａＮ系化合物
半導体層に限られず、他の材料系を用いたものであって
もよい。The light emitting diode element comprises a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer.
The present invention is not limited to the one in which a pn junction in which a mold semiconductor layer is directly joined is formed, and a double hetero junction in which an active layer is interposed therebetween may be used. In addition, the material is not limited to the GaN-based compound semiconductor layer, and may use another material.
【００５５】さらに、発光ダイオード素子および保護用
ダイオード素子を構成する各部分の導電型は、ｐ型とｎ
型とを反対にしたものであってもよい。Further, the conductivity type of each part constituting the light emitting diode element and the protection diode element is p-type and n-type.
The type may be reversed.
【００５６】[0056]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
保護用素子によって、交流電圧駆動による逆方向電圧や
静電気等によるサージ電圧によって発光ダイオード素子
が破壊されるのを防ぐことができる。よって、信頼性が
大幅に向上した半導体発光装置が得られる。As described in detail above, according to the present invention,
The protection element can prevent the light emitting diode element from being destroyed by a reverse voltage caused by AC voltage driving or a surge voltage caused by static electricity or the like. Therefore, a semiconductor light emitting device with significantly improved reliability can be obtained.
【００５７】さらに、保護用素子上に発光ダイオード素
子を固定するため、従来から用いられている１チップ用
のフレームを用いて保護用素子と発光ダイオード素子と
を搭載することができる。よって、半導体発光装置の小
型化を図ることができる。Further, in order to fix the light emitting diode element on the protection element, the protection element and the light emitting diode element can be mounted by using a conventionally used one-chip frame. Therefore, the size of the semiconductor light emitting device can be reduced.
【００５８】発光ダイオード素子の発光面側とは反対側
の面を、保護用素子側に配して固定しているので、光の
取り出し効率を高くすることができる。Since the surface of the light emitting diode element opposite to the light emitting surface side is arranged and fixed to the protection element side, the light extraction efficiency can be increased.
【００５９】さらに、小さな電極エリアで、発光ダイオ
ード素子を製品中心部に配置することができるので、半
導体発光装置を小型化すると共に光の取り出し効率を高
くすることが可能になる。Further, since the light emitting diode element can be arranged at the center of the product in a small electrode area, it is possible to reduce the size of the semiconductor light emitting device and increase the light extraction efficiency.
【００６０】特に、サージに対して弱いＧａＮ系化合物
半導体からなる発光ダイオード素子を用いた半導体発光
装置では、非常に有効である。In particular, the present invention is very effective for a semiconductor light emitting device using a light emitting diode element made of a GaN compound semiconductor which is vulnerable to surge.
【図１】実施形態１の半導体発光装置の構成を模式的に
示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a semiconductor light emitting device according to a first embodiment.
【図２】（ａ）は図１の部分拡大図であり、（ｂ）は実
施形態１の半導体発光装置における発光ダイオード素子
および保護用ダイオード素子の接続状態を示す等価回路
図である。2A is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 2B is an equivalent circuit diagram illustrating a connection state of a light emitting diode element and a protection diode element in the semiconductor light emitting device of the first embodiment.
【図３】（ａ）〜（ｆ）は実施形態１の半導体発光装置
の製造工程を示す断面図である。FIGS. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the semiconductor light emitting device of the first embodiment.
【図４】実施形態２の半導体発光装置の構成を模式的に
示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a semiconductor light emitting device according to a second embodiment.
【図５】（ａ）は図４の部分拡大図であり、（ｂ）は実
施形態２の半導体発光装置における発光ダイオード素子
および保護用ダイオード素子の接続状態を示す等価回路
図である。5A is a partially enlarged view of FIG. 4, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram showing a connection state of a light emitting diode element and a protection diode element in the semiconductor light emitting device according to the second embodiment.
【図６】実施形態３の半導体発光装置の構成を模式的に
示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a semiconductor light emitting device according to a third embodiment.
【図７】（ａ）は図６の部分拡大図であり、（ｂ）は実
施形態３の半導体発光装置における発光ダイオード素子
および保護用ダイオード素子の接続状態を示す等価回路
図である。7A is a partially enlarged view of FIG. 6, and FIG. 7B is an equivalent circuit diagram showing a connection state of a light emitting diode element and a protection diode element in the semiconductor light emitting device of the third embodiment.
【図８】従来の半導体発光装置の構成を模式的に示す断
面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional semiconductor light emitting device.
【図９】他の従来の半導体発光装置の構成を模式的に示
す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of another conventional semiconductor light emitting device.
１ 発光ダイオード素子 ２ 保護用ダイオード素子 ３ ワイヤー ４ 接着剤層 ５ 封止樹脂 ６ 反射ケース ７ 第２のフレーム ８ 第１のフレーム ９ 絶縁性基板 １０ バンプ電極 １１ ｎ型基板 １２ ｐ型領域 １３ ｉ型基板 １４ ｎ型半導体層 １５ ｐ型半導体層 １６、１８ ｐ側電極 １７ ｎ側電極 ２０ Ａｇペーストまたは金属電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting diode element 2 Protective diode element 3 Wire 4 Adhesive layer 5 Sealing resin 6 Reflection case 7 Second frame 8 First frame 9 Insulating substrate 10 Bump electrode 11 N-type substrate 12 P-type region 13 i-type Substrate 14 n-type semiconductor layer 15 p-type semiconductor layer 16, 18 p-side electrode 17 n-side electrode 20 Ag paste or metal electrode
Claims (7)
電型半導体層を含む半導体積層構造を備えた発光ダイオ
ード素子と、 該発光ダイオード素子が逆方向電圧またはサージ電圧に
より破壊されるのを防ぐための保護用素子とを備え、 該保護用素子上に、該発光ダイオード素子が発光面側と
は反対側の面を該保護用素子側に配して固定されている
半導体発光装置。1. A light emitting diode device having a semiconductor laminated structure including at least a first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, and preventing the light emitting diode device from being destroyed by a reverse voltage or a surge voltage. A semiconductor light-emitting device, comprising: a protective element for fixing the light-emitting diode element on the protective element with a surface opposite to the light-emitting surface side disposed on the protective element side.
と第２導電型半導体領域を有するダイオード構造であ
り、前記発光ダイオード素子と逆極性で並列に接続され
ている請求項１に記載の半導体発光装置。2. The device according to claim 1, wherein the protection element has a diode structure having a first conductivity type semiconductor region and a second conductivity type semiconductor region, and is connected in parallel with the light emitting diode element with a reverse polarity. Semiconductor light emitting device.
物半導体からなる請求項１または請求項２に記載の半導
体発光装置。3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting diode element is made of a GaN-based compound semiconductor.
の半導体発光装置を製造する方法であって、 前記保護用素子上に、前記発光ダイオード素子を接着剤
により固定する半導体発光装置の製造方法。4. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element with an adhesive. Production method.
エポキシ樹脂を用いて、前記保護用素子上に前記発光ダ
イオード素子を固定する請求項４に記載の半導体発光装
置の製造方法。5. The method according to claim 4, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element by using a polyimide resin or an epoxy resin as the adhesive.
の半導体発光装置を製造する方法であって、 前記保護用素子上に、前記発光ダイオード素子をバンプ
電極により固定する半導体発光装置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element by a bump electrode. Production method.
の半導体発光装置を製造する方法であって、 前記保護用素子上に、前記発光ダイオード素子を導電性
ペーストにより固定する半導体発光装置の製造方法。7. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting diode element is fixed on the protection element with a conductive paste. Manufacturing method.
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